Вопросы для текущего контроля и зачёта.

1. Дайте определение термину – обделка

2. Перечислите способы сооружения подземных тоннелей

3. Назовите классификацию тоннелей по назначению

4. Что такое штольня?

5. Каким требованиях должна удовлетворять конструкция временных крепей?

6. Перечислите виды временной крепи

7. К чему приводит длительное пребывание ПС на временной крепи?

8. Опишите принцип работы анкерной крепи?

9. Перечислите достоинства анкерной крепи по сравнению с другими видами крепи

Лекция № 5 материалы и конструкции железнодорожных и автодорожных тоннелей Материалы для сооружения тоннельных обделок:

Материалы для сооружения тоннельных обделок должны быть прочными, долговечными, стойкими против огня, химических и атмосферных влияний обеспечивать возможность максимальной механизации работ при их применении. Наряду с этим выбор материалов следует производить с учетом экономической целесообразности и условий района строительства.

Обделки тоннелей, сооружаемых горным способом, выполняют из монолитного бетона, укладываемого за опалубку или наносимого на поверхность выработки пневматическими машинами (набрызгбетон), из монолитного или сборного железобетона.

В отдельных случаях в качестве материала для тоннельных обделок применяют монолитный бетон, армированный сетками в наиболее напряженных сечениях, кладку из естественных или искусственных камней и чугунные или стальные элементы (тюбинги), соединяемые болтами.

Наибольшее распространение в качестве материала для тоннельных обделок имеет монолитный бетон, который обладает рядом достоинств. К ним относятся бесшовность обделки, способствующая повышению ее водонепроницаемости, возможность в благоприятных условиях полностью механизировать перемещение и укладку бетонной смеси, использование для ее приготовления местных материалов (песок, щебень). Недостатками бетона, как материала для тоннельных обделок, являются необходимость выдерживания бетонных сводов на кружалах до достижения достаточной прочности и малая химическая стойкость против действия агрессивных вод.

Однако отмеченные недостатки бетона в значительной степени преодолимы. Раннее раскружаливание возможно в случае применения ускорителей твердения или оставления за обделкой временной крепи, воспринимающей все нагрузки, кроме собственного веса обделки (например, оставление анкерной крепи, см. § 57).

Повышение химической стойкости бетона может быть достигнуто двумя способами, затрудняющими фильтрацию агрессивных вод повышением плотности бетона или устройством гидроизоляции, а также применением цементов с активными гидравлическими добавками (пуццолановый и шлаковый цементы), связывающими образующуюся при твердении цементного камня гидроокись кальция.

В тоннельных конструкциях применяют бетоны с марками по прочности 200—300 и содержанием цемента не менее 240 кг/м³. Толщину элементов монолитных бетонных обделок назначают не менее 20 см.

Применение монолитного бетона целесообразно в мягких и слабых породах, требующих возведения тоннельных обделок по частям, а также в скальных породах, разрабатываемых взрывным способом, в особенности в труднодоступных районах, где создавать полигон для изготовления железобетонных изделий нерационально.

Возможно также применение монолитного бетона в сочетании с механизированной щитовой проходкой (прессованный бетон) для сооружения тоннельных обделок кругового очертания (см. § 96).

Недостатком бетона является его малая прочность на растяжение, которая составляет не более 10% прочности на сжатие при изгибе. В связи с этим размеры сечений бетонных обделок определяются в основном работой на растяжение, а их прочность на сжатие не реализуется. Этот недостаток бетона может быть преодолен применением армирования. Однако употребление монолитного железобетона (марки не ниже 200 при толщине элементов не менее 15 см) в условиях выработки, стесненной временной крепью, чрезвычайно затруднено и допустимо лишь при соответствующем обосновании. Монолитные железобетонные обделки и порталы тоннелей применяются редко, преимущественно при строительстве напорных гидротехнических тоннелей, на участках сильного горного давления и в районах с сейсмичностью 7 баллов и более. Рационально применение железобетона в виде сборных обделок из железобетонных элементов (марки бетона 300—400 при толщине элементов не менее 15 см), изготавливаемых на заводе или полигоне и монтируемых в подземных условиях.

Перспективным материалом для устройства обделок облицовочного типа в монолитных и слаботрещиноватых породах является набрызгбетон, наносимый пневматическими машинами непосредственно на поверхность выработки или по стальной сетке, прикрепленной к породе анкерами.

Представляет интерес применение в подземном строительстве пласт-бетона — бетона, в котором связующим служит цемент, обогащенный полимерными добавками, а заполнителем — плотные смеси (песчаная или песок с добавлением щебня и гравия). Полимер заполняет пустоты в цементном камне, делая бетон более плотным и прочным, обволакивает заполнитель тонкой пленкой, повышая сцепление между цементным камнем и заполнителем, а также химическую стойкость материала и придавая ему новые свойства.

Полимерные добавки значительно повышают прочность бетона на сжатие и растяжение, предельную растяжимость, трещиностойкость и водонепроницаемость.

Дальнейшим развитием использования полимеров является применение бесцементного пластбетона с чисто полимерным связующим.

К недостаткам пластбетона по сравнению с обычным относится его повышенная ползучесть.